채광, 금속제련 등 다양한 인간의 산업활동으로 인해 토양 및 수계로의 유독성 중금속 유입량은 크게 증가하고 있다. 그 결과 정화가 반드시 필요한 지역이 확대되고 있다. 납과 카드뮴은 미국의 독성물질·질환등록청(Agency for Toxic Substance & Disease Registry)에 따르면 2번째와 7번째로 인간에 대한 위해성이 높은 물질로 분류되어 있다. 또한, 토양에 유입된 중금속은 먹이사슬을 통해 동·식물에 농축될 수 있다는 점에서 인간에 상당한 위협이 되고 있다. 중금속은 자연계에서 분해가 되지 않기 때문에 인위적인 처리가 불가피하다. 그리고 토양 오염은 광범위한 지역에 걸쳐 일어나기 때문에 복원을 위해서는 많은 처리비용의 사용이 불가피하다. 식물정화기술(phytoremediation)은 식물을 이용하여 오염토양으로부터 유해한 오염물질을 제거하는 방법으로서 경제적이며 환경의 교란 없는 친환경적인 공법이다.

  최근 한정된 자원과 화석연료의 사용으로 인한 환경오염 그리고 기후변화 문제는 바이오 연료의 사용 확대를 가속화 시켰다. 바이오 연료중 하나인 바이오디젤은 해바라기 및 유채 씨를 이용하여 착유 및 분리·정제함으로써 얻어진다. 본 연구에서는 해바라기를 이용하여 오염토양 정화 후 수확된 씨앗을 이용하여 바이오디젤 및 다른 에너지원을 생산하여 오염토양 정화와 신재생 에너지 생산을 동시에 하기 위한 연구를 수행하였다.

  대상 식물 선택을 위해서 해바라기와 유채를 이용하여 카드뮴과 납 수용액에서 ㅂ라아실험을 수행한 결과 해바라기가 유채보다 높은 발아율을 보였다. 또한, 중금속 농도의 증가에 따른 지하부와 지상부의 저해는 나타났다.

  화분 실험을 통해 대부분의 카드뮴과 납은 해바라기의 지상부에 축정되는 것을 확인하였다. Cd과는 달리 Pb는 해바리기 씨앗에 축적이 되지 않았다. 식물을 통한 중금속의 축적 및 translocation을 증진시키기 위한 첨가제 주입 실험의 결과 첨가제의 농도가 증가할수록 해바라기의 지상부에 축적되는 중금속 농도는 증가하였다. 또한, 납과 카드뮴에서 모두 EDTA가 EGTA보다 축적량 및 translocation에 효과가 좋은 것을 확인하였다.

  현장 실험을 통해 현장 조건과 실험실 조건에서 자란 해바라기의 중금속 축적량 차이를 비교하였다. 그 결과 현장에서 재배한 해바라기의 중금속 농도는 실험실 조건 보다 Cd은 17.5배 Pb는 9배 증가한 것을 확인하였다. 화분실험 결과와 마찬가지로 해바라기 씨에는 Pb가 검출되지 않았다. 또한, 현장에서 수확한 해바라기 씨를 이용하여 바이오디젤 생산 가능성 및 문제점 여부를 평가하였으며, 부산물을 이용하여 발열량 측정과 BMP test를 수행하였다. 그 결과 바이오디젤 생산과 고형연료로서의 사용이 더 많은 에너지 생산이 가능할 것으로 기대된다.

주요어: 식물정화기술, 바이오디젤, 카드뮴, 납